Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, анилин, формальдегид и др.

В глобальном масштабе идет загрязнение вод океана. Съемки из космоса показали, что до 30% поверхности океана содержит нефтепродукты.

Внимание экологов привлекает проблема сине-зеленых водорослей. Строительство ГЭС на Волге, Днепре, Дону уменьшило проточность воды в реках, возникли застойные зоны, куда сносятся фосфор, нитраты, калий с удобряемых полей. В итоге вода «цветет», бурно развиваются сине-зеленые водоросли, в воде исчезает кислород, гибнет рыба, вода обогащается продуктами гниения и становится негодной для питья. Борьба с сине-зелеными водорослями осложнена их исключительной устойчивостью. Они развиваются даже в горячей воде урановых котлов атомных реакторов.

Среди промышленных отходов, сбрасываемых в воду, кроме органических соединений наиболее опасными для организма являются соли многих тяжелых металлов (кадмия, свинца, алюминия, никеля, марганца, цинка и др.). Даже в невысоких концентрациях они вызывают нарушение различных функций человеческого организма. Высокие же концентрации солей тяжелых металлов вызывают острые отравления.

С действием алюминия на организм человека связывают некоторые виды поражений центральной нервной системы (болезнь Альцгеймера), заболевания органов пищеварения.

Бактериями водной экосистемы ртуть превращается в метилртуть — органическое соединение, которое намного токсичнее металлической ртути. Оно имеет тенденцию накапливаться в организме, в частности, в тканях рыб. Так в Японии сброс отходов промышленности в реку Агано и залив Минамата привел к концентрированию метилртути в рыбах, крабах, устрицах. Потребление их в пищу вызвало опасную «болезнь Минамата».

Массовое отравление кадмием наблюдалось в Японии среди жителей побережья реки Инитай. Заболело около 200 человек, причем в половине случаев со смертельным исходом. Причиной отравления послужили сточные воды кадмиевого рудника, использовавшиеся для орошения рисовых полей.

Описаны случаи возникновения дерматитов при пользовании подземной водой, загрязненной солями хрома в Венгрии.

Сточные воды алюминиевого завода, содержащие высокие концентрации фтористых соединений, в поселке Надвоицы (Карелия) из отстойника просочились в озеро, из которого производился водозабор питьевой воды. В итоге у населения этого поселка, возникла эпидемия зубного флюороза.

При избыточном поступлении в организм стронция с водой (10 мг/л) наблюдалось увеличение заболеваемости населения болезнями костей и суставов, крови, печени, замедлялся рост детей. Отмечена также некоторая корреляция между частотой онкологических заболеваний и содержанием стронция.